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Fragestellung: Rhabdomyosarkome (RMS) sind seltene mesenchymale Tumoren, die überwiegend bei Kindern und Jugendlichen auftreten. Eine anomale Aktivierung des Hedgehog (Hh)-Signalwegs wird bei verschiedenen Tumorerkrankungen mit der Progression, Metastasierung und Chemoresistenz in Verbindung gebracht. Unabhängig von den vorliegenden Subtypen konnte in sechs RMS-Zelllinien eine Überexpression der „Glioma-Associated Oncogene“ (GLI) Transkriptionsfaktoren, Downstream-Effektoren des Hh-Signalwegs, nachgewiesen werden. Es wurde daher ermittelt, welche Auswirkungen die GLI Inhibition auf Wachstum und Überleben der RMS-Zelllinien hat.

Methodik: Sechs RMS-Zelllinien, darunter zwei an der Universitätsklinik Tübingen neu etablierte (ERMS: RD, CCA, RUCH3; ARMS: RH30, ZF; Spindelzell-RMS: SRH), sowie primäre Skelettmuskelzellen wurden mittels quantitativer RT-PCR hinsichtlich der Expression der „Patched 1“ (PTCH1), „Smoothened“ (SMO), GLI1, GLI2 und GLI3 mRNA untersucht. Die Expression der GLI Proteine wurde außerdem mittels Western Blot nachgewiesen. Die Zellen wurden mit aufsteigenden Konzentrationen des GLI-Inhibitors Arsen Trioxid (ATO) behandelt und der Einfluss auf die Vitalität (MTS-Assay, Sphäroid Assay, Koloniebildung) sowie Apoptoseinduktion (Western Blot, Durchflusszytometrie) bestimmt.

Ergebnisse und Schlussfolgerung: Alle RMS-Zelllinien exprimieren die untersuchten Gene des Hh-Signalwegs. Besonders das GLI1 Protein ist in sämtlichen RMS-Zelllinien im Vergleich zu normalen Skelettmuskelzellen stark überexprimiert. Im Vitalitätsassay reduzierte die Behandlung mit ATO die Stoffwechselaktivität der RMS-Zelllinien signifikant (IC50 ATO: SRH 3,7 μM, RD 1,5 μM, CCA 2,1 μM, RUCH3 2,6 μM, RH30 1,3 μM, ZF 2,0 μM) und induzierte außerdem in fünf der sechs Zelllinien die Apoptose. Primäre Skelettmuskelzellen, welche ebenfalls die Hh-Gene exprimieren, zeigten hingegen selbst bei 5 μM ATO weder eine Abnahme der Vitalität noch eine Apoptose-Induktion. 2,5 μM ATO waren zudem ausreichend um die Koloniebildung aus Einzelzellen bei den Zelllinien RD, RUCH3 und RH30 nahezu vollständig zu inhibieren.

Die Experimente zeigen, dass RMS-Zellen in vitro unabhängig vom vorliegenden Subtyp sehr sensitiv auf eine GLI Inhibition mit ATO reagieren. Die experimentell verwendete ATO Konzentration entspricht dabei therapeutisch erreichbaren Dosen, welche bereits zur Behandlung der akuten Promyelozytenleukämie (APL) eingesetzt werden. Ob eine Kombination von ATO mit aktuell verwendeten Zytostatika eine potenzielle therapeutische Option für Patienten mit RMS ist, wird derzeit untersucht. Theoretisch ließe sich so bei einer Wirkungssteigerung auch eine Verringerung der Nebenwirkungen in der klinischen Anwendung erzielen.